及時(shí)診斷并治療最有效的抗生素的細(xì)菌感染患者比等待患者的患者情況要好。但是，目前鑒定哪種藥物會(huì)殺死病原體的方法需要幾天的時(shí)間才能得出結(jié)果，因此，在等待診斷時(shí)，通常為患者開具廣譜抗生素。根據(jù)CDC的最新估計(jì)，對(duì)這類抗生素的過度使用推動(dòng)了耐藥菌的出現(xiàn)，每年殺死35,000美國(guó)人。

麻省理工學(xué)院廣泛研究所，哈佛大學(xué)和麻省總醫(yī)院(MGH)的科學(xué)家們開發(fā)出了一種新的診斷方法，它可以使醫(yī)生在數(shù)小時(shí)而不是數(shù)天內(nèi)準(zhǔn)確地找到最佳抗生素，從而有助于解決這一問題。這種快速測(cè)試可能會(huì)應(yīng)用于任何細(xì)菌感染和抗生素。

Broad核心研究所成員，副教授Hung Deborah Hung表示：“快速準(zhǔn)確地識(shí)別出最佳抗生素的能力將極大地改善感染患者的護(hù)理，同時(shí)確保我們能夠明智而高效地部署我們的抗生素庫(kù)。”哈佛醫(yī)學(xué)院和MGH的負(fù)責(zé)人領(lǐng)導(dǎo)了這項(xiàng)測(cè)試的開發(fā)。

兩種方法比一種更好

當(dāng)前的抗生素敏感性測(cè)試(AST)的金標(biāo)準(zhǔn)“表型”方法涉及從患者身上獲取細(xì)菌，并在存在各種抗生素的情況下在培養(yǎng)皿中培養(yǎng)細(xì)菌，以了解哪種藥物可以抑制微生物的生長(zhǎng)。這些基于生長(zhǎng)的測(cè)定是準(zhǔn)確的，但需要幾天才能返回結(jié)果。較新的“基因型”方法可在細(xì)菌DNA中搜索已知具有耐藥性的突變，但這種方法較快，但準(zhǔn)確性較差，因?yàn)槟退幮钥赡軄?lái)自測(cè)試中未包括的遺傳變化。

來(lái)自Broad和MGH研究人員的這項(xiàng)新測(cè)試稱為通過RNA檢測(cè)的基因型和表型AST(即GoPhAST-R)，結(jié)合了這兩種方法中的最佳方法，可以在不到四個(gè)小時(shí)的時(shí)間內(nèi)提供結(jié)果。在《自然醫(yī)學(xué)》雜志上，這項(xiàng)工作由MGH的廣泛研究人員和傳染病醫(yī)生Hung和Roby Bhattacharyya領(lǐng)導(dǎo)。

在他們的研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)，在培養(yǎng)皿中生長(zhǎng)的同一細(xì)菌暴露于抗生素后的數(shù)分鐘內(nèi)，其耐藥性和藥物敏感性版本顯示出不同的信使RNA(mRNA)表達(dá)模式，反映了它們的活性差異基因。科學(xué)家部署了機(jī)器學(xué)習(xí)算法，以識(shí)別最能區(qū)分藥物敏感性和耐藥性生物的mRNA轉(zhuǎn)錄物。然后GoPhAST-R使用這些轉(zhuǎn)錄本對(duì)藥物敏感性未知的樣品進(jìn)行分類。通過尋找藥物敏感性的mRNA標(biāo)記，該測(cè)試可以快速確定生物體對(duì)某些藥物的敏感性，而不受抗藥性的潛在遺傳根源的影響。

該方法還分析了mRNA轉(zhuǎn)錄物的序列，以揭示細(xì)菌是否攜帶已知會(huì)引起耐藥性的關(guān)鍵基因。將這種基因型數(shù)據(jù)與基于表型表達(dá)的數(shù)據(jù)相結(jié)合，可以改善GoPhAST-R的性能，科學(xué)家證明，在對(duì)細(xì)菌菌株進(jìn)行分類時(shí)，其準(zhǔn)確度為94%至99%。

快一點(diǎn)

研究人員證明，GoPhAST-R可以識(shí)別出當(dāng)今臨床使用的三種主要抗生素類別的敏感性：卡巴培南，氟喹諾酮和氨基糖苷類，對(duì)五種經(jīng)常變得耐藥的病原體：大腸桿菌，肺炎克雷伯菌，鮑曼不動(dòng)桿菌，金黃色葡萄球菌和銅綠假單胞菌。他們證明了該測(cè)試的臨床潛力，使用GoPhAST-R快速測(cè)定了MGH臨床微生物實(shí)驗(yàn)室的患者樣品中病原體的環(huán)丙沙星敏感性。

為了使GoPhAST-R的運(yùn)行速度更快，該團(tuán)隊(duì)與一家名為NanoString的生物技術(shù)公司合作，使用其下一代RNA檢測(cè)平臺(tái)NanoString Hyb&Seq。與使用標(biāo)準(zhǔn)臨床實(shí)驗(yàn)室方法進(jìn)行的28-40小時(shí)相比，該儀器允許GoPhAST-R在血液培養(yǎng)中陽(yáng)性細(xì)菌被檢出后不到四小時(shí)的時(shí)間內(nèi)確定抗生素敏感性。

Bhattacharyya說(shuō)：“如果將其開發(fā)用于臨床，GoPhAST-R可以幫助改變傳染病的診斷和治療，同時(shí)有助于防止耐藥性超級(jí)細(xì)菌的進(jìn)一步出現(xiàn)和傳播。”